荒漠生物土壤结皮碳降解菌株的筛选鉴定及特性分析

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00011

摘要/Abstract

摘要：

生物土壤结皮（Biological Soil Crusts）是荒漠生态系统的关键组成，其中蕴含的丰富多样的碳降解菌株能够将有机碳转化为无机碳形式，在促进有机质分解和维持荒漠生态系统碳循环过程中发挥着重要作用。本研究选取沙坡头固沙植被区的生物土壤结皮为研究对象，旨在筛选并鉴定具有不同碳源类型降解能力的功能菌株，并评估其酶活性。结果显示：菌株D7、D8的淀粉酶活性最高，分别为1.52、1.69 U·mL^-1；G5菌株的果胶酶活性最高，为1.01 U·mL^-1；菌株X2、X5的纤维素酶活性最高，分别为1.59、2.19 U·mL^-1；通过苯胺蓝脱色法测定，M1菌株显示出较强的木质素过氧化物酶活性。经过分子生物学鉴定，这些菌株主要包括Pantoea alhagi （D7、D8、X5）、Bacillus subtilis （X2）、Erwinia piriflorinigrans （G5）和Cupriavidus respiracul （M1）。

关键词: 生物土壤结皮, 碳降解菌株, 碳循环, 荒漠化

Abstract:

Biological soil crusts （BSCs） are integral to desert ecosystems， facilitating the conversion of organic carbon to inorganic forms through a diverse array of carbon-degrading strains， thereby promoting the decomposition of organic matter and the carbon cycle in desert ecosystems. This study focused on BSCs from the Shapotou sand-fixing vegetation area， aiming to screen and identify functional strains with the ability to degrade different types of carbon sources and to evaluate their enzyme activities. The results showed that strains D7 and D8 had the highest amylase activity， at 1.52 U·mL^-1 and 1.69 U·mL^-1， respectively； strain G5 had the highest pectinase activity， at 1.01 U·mL^-1； strains X2 and X5 had the highest cellulase activity， at 1.59 U·mL^-1 and 2.19 U·mL^-1， respectively. Strain M1 displayed significant lignin peroxidase activity as determined by the aniline blue decolorization assay. Molecular biological identification revealed that these strains primarily belong to Pantoea alhagi （D7、D8、X5）， Bacillus subtilis （X2）， Erwinia piriflorinigrans （G5）， and Cupriavidus respiraculi （M1）.

Key words: biological soil crusts, carbon-degrading strains, carbon cycle, desertification

中图分类号:

Q948

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图/表 3

图1 菌株水解酶活性

Fig.1 Hydrolase activities of strains

图2 菌株在LB-苯胺蓝固体培养基上产生脱色圈

Fig.2 Strains produced decolorization circles on the plates of LB-aniline blue

图3 优势碳降解菌株16S rDNA基因序列的系统发育树

Fig.3 Phylogenetic trees of dominate carbon degrading strains based on 16S rDNA sequences

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